混凝土由于具有稳固、耐久、价格低等优点而被广泛应用楼房、桥梁、水利等公共设施的建设之中。但是近几年公路、桥梁坍塌等灾难事件频繁发生,严重危害我们的人身安全和财产安全。为了保证人身财产安全,对混凝土结构无损检测已成为我国急需重点解决的问题。对此,本文从声衰减系数入手,研究了混凝土复杂结构对超声检测信号和超声图像的影响,针对混凝土实际检测时结构噪声大,缺陷信号难以有效提取的问题,提出将合成孔径聚焦成像技术应用到混凝土检测中。主要研究工作如下:针对混凝土声衰减大、表面粗糙等不利于测量声学特征参数的问题,利用空气耦合超声检测系统测量混凝土中的超声波衰减系数。首先根据超声波在空气中传播不同距离时声压幅值的衰减,计算超声波在空气中的衰减系数;然后根据超声波在空气和混凝土界面处声压幅值的变化,计算超声波在空气和混凝土界面处的声压反射率;最后根据超声波在穿过混凝土结构后声压幅值的衰减,得到超声波在混凝土中的衰减系数。采用有限差分仿真软件建立混凝土结构数值模型,对含有不同深度和大小缺陷的混凝土模型进行了数值模拟,并搭建实验系统进行实验,得到缺陷回波信号。通过将数值模拟的波形与实验波形对比可知,模拟和实验信号波形符合良好。根据测量的衰减系数为参考依据,在数值模拟中加入了相应的衰减系数,分析了不同衰减系数对检测结果的影响。结果表明:缺陷回波信号幅值随衰减系数的增加显著降低,给混凝土超声检测带来了极大困难。针对实际检测混凝土时结构噪声大,回波信号难以提取的情况,将合成孔径聚焦成像技术应用到超声波混凝土检测中。数值模拟和实验结果表明:将合成孔径成像算法应用于混凝土超声检测后,缺陷回波幅值明显增加,结构噪声得到了一定抑制。相比于超声B扫描图像,合成孔径聚焦图像具有更高的信噪比和分辨率,更有利于发现混凝土内部的异常结构,为混凝土材料中缺陷的有效检出提供解决思路。